Aerosoliertes Gadolinium-DTPA zur Darstellung der Lungenventilation in der Magnetresonanztomographie

Zusammenfassung.

Ziel: Kernspintomographische Darstellung der normalen Lungenventilation mittels aerosoliertem Gd-DTPA. Methoden: Elf Versuche wurden an vier Schweinen in einem 1,5-T-System durchgeführt. Die intubierten Tiere wurden über 30 Minuten mit aerosoliertem Gd-DTPA beatmet. Das Kontrastmittel-Aerosol wurde über einen druckluftbetriebenen Vernebler erzeugt. Nach dem Verneblungsvorgang wurden die Veränderungen in der pulmonalen Signalintensität in peripheren Anteilen beider Lungenhälften gemessen. Die Darstellung der Ventilation erfolgte mit einer atemgesteuerten dynamischen T₁-gewichteten Turbo-Spin-Echo-Sequenz (T_R 141 ms,T_E 8,5 ms, 6 Signalmittelungen, Schichtdicke 10 mm). Ergebnisse: Unmittelbar nach dem Ventilationsvorgang mit dem Gadolinium-Aerosol nahm die Signalintensität in beiden Lungen bei allen Versuchen signifikant zu mit Anstiegswerten von bis zu 237 % (139 ± 48 %), aber z. T. deutlichen regionalen, intra- und interindividuellen Schwankungen. Das Lungenparenchym zeigte bei den gesunden Tieren eine deutlich erkennbare starke Signalanreicherung bei guter räumlicher Auflösung. Schlußfolgerungen: Die vorgestellten Daten demonstrieren die Umsetzbarkeit der MR-Ventilationsbildgebung mit aerosoliertem Gd-DTPA im Großtiermodell an Lungenvolumina, welche denen vom Menschen vergleichbar sind. Zur Bestimmung der Wertigkeit der Methode bei der Darstellung von Lungenerkrankungen und zur Verbesserung ihrer Reproduzierbarkeit sind weitere tierexperimentelle Untersuchungen notwendig.

Aerosolized Gadolinium-DTPA for Demonstration of Pulmonary Ventilation in MR Imaging of the Lung.

Purpose: Magnetic resonance assessment of lung ventilation with aerosolized Gd-DTPA. Methods: Eleven experimental procedures were carried out in a domestic pig model. The intubated pigs were aerosolized for 30 minutes with an aqueous formulation of Gd-DTPA. The contrast agent aerosol was generated by a small particle aerosol generator. Imaging was performed on a 1.5 T MR imager using a T₁-weighted turbo spin echo sequence with respiratory gating (T_R 141 ms, T_E 8.5 ms, 6 averages, slice thickness 10 mm). Pulmonary signal intensities before and after ventilation were measured in peripheral portions of both lungs. Results: Immediately after ventilation with aerosolized Gd-DTPA, the signal intensity in both lungs increased significantly in all animals with values up to 237 % above baseline (mean 139 % ± 48 %), but with in some cases considerable regional intra- and interindividual intensity differences. Distinctive parenchymal enhancement was readily visualized in all eleven cases with good spatial resolution. Conclusion: The presented data indicate that Gd-DTPA in aerosolized form can be used to demonstrate pulmonary ventilation in large animals with lung volumes comparable to man. Further experimental trials are necessary to improve reproducibility and to define the scope of this method for depicting lung disease.

Magnetresonanztomographie (MRT) - Lunge - Ventilation - Gadolinium

Magnetic resonance imaging - Lung - Ventilation - Gadolinium

Literatur

• 1 Berthezène Y, Vexler V, Clement O, Muhler A, Moseley M E, Brasch R C. Contrast-enhanced MR imaging of the lung: assessments of ventilation and perfusion.  Radiology. 1992;  183 667-672
• 2 Hayes M, Taplin G V, Chopra S K, Knox D E, Elam D. Improved radioaerosol administration system for routine inhalation lung imaging.  Radiology. 1979;  131 256-258
• 3 Alderson P O, Biello D R, Gottschalk A, Hoffer P B, Kroop S A, Lee M E, Ramanna L, Siegel B A, Waxman A D. Tc-99m-DTPA aerosol and radioactive gases compared as adjuncts to perfusion scintigraphy in patients with suspected pulmonary embolism.  Radiology. 1984;  153 515-521
• 4 Ball W C, Stewart P B, Newsham L GS, Bates D V. Regional pulmonary function studied with Xenon-133.  J Clin Invest. 1962;  41 519-531
• 5 Bergin C J, Glover G H, Pauly J M. Lung parenchyma: magnetic susceptibility in MR imaging.  Radiology. 1991;  180 845-848
• 6 Bergin C J, Pauly J M, Macovski A. Lung parenchyma: projection reconstruction MR imaging.  Radiology. 1991;  179 777-781
• 7 Kauczor H U, Ebert M, Kreitner K F, Grossmann T, Nilgens H, Hofmann D, Surkau R, Roberts T, Heil W, Otten E W, Thelen M. Helium-3-MRT der Lungenventilation: Erste klinische Anwendungen.  Fortschr Röntgenstr. 1997;  166 192-198
• 8 Kauczor H U, Hofmann D, Kreitner K F, Nilgens H, Surkau R, Heil W, Potthast A, Knopp M V, Otten E W, Thelen M. Normal and abnormal pulmonary ventilation: Visualization at hyperpolarized He-3 imaging.  Radiology. 1996;  201 564-568
• 9 Markstaller K, Kauczor H U, Weiler N, Eberle B, Surkau R, Kienast K, Otten E W, Thelen M. Neue Methode zur Darstellung der Verteilung der Ventilation mittels polarisiertem Helium in der Magnetresonanztomographie (MRT).  Pneumologie. 1998;  52 286-292
• 10 de Lange E E, Mugler J P, Brookeman J R, Knight-Scott J, Truwit J D, Teates C D, Daniel T M, Bogorad P L, Cates G D. Lung air spaces: MR imaging evaluation with hyperpolarized 3He gas.  Radiology. 1999;  210 851-857
• 11 Albert M S, Cates G D, Driehuys B, Happer W, Saam B, Springer C S, Wishnia A. Biological magnetic resonance imaging using laserpolarized Xe-129.  Nature. 1994;  370 199-201
• 12 Edelman R R, Hatabu H, Tadamura E, Li W, Prasad P V. Noninvasive assessment of regional ventilation in the human lung using oxygen-enhanced magnetic resonance imaging.  Nat Med. 1996;  2 1236-1239
• 13 Chen Q, Levin D L, Kim D, David V, McNicholas M, Chen V, Jakob P M, Griswold M A, Goldfarb J W, Hatabu H, Edelman R R. Pulmonary disorders: Ventilation-perfusion MR imaging with animal models.  Radiology. 1999;  213 871-879
• 14 Müller C, Schwaiblmair M, Scheidler J, Peller M, Deimling M, Vogelmeier C, Löffler R, Reiser M. Mehrschicht MR-Bildgebung der Lunge während Raumluft- und 100 % Sauerstoff-Atmung bei Lungenemphysem und -fibrose im Vergleich zur gesunden Lunge.  Fortschr Röntgenstr. 1999;  170 S97-98
• 15 Misselwitz B, Muehler A, Heinzelmann I, Boeck J C, Weinmann H J. Magnetic resonance imaging of pulmonary ventilation: initial experiences with a Gadolinium-DTPA-Based Aerosol.  Invest Radiol. 1997;  32 797-801
• 16 Darquenne C, Paiva M. Two- and three-dimensional simulations of aerosol transport and deposition in alveolar zone of human lung.  J Appl Physiol. 1996;  80 1401-1414
• 17 Sweeney T D, Brain J D. Pulmonary deposition: Determinants and measurement techniques.  Toxicol Pathol. 1991;  19 384-397
• 18 Waldrep J C, Keyhani K, Black M, Knight V. Operating characteristics of 18 different continuous-flow jet nebulizers with beclomethasone dipropionate liposome aerosol.  Chest. 1994;  105 106-110
• 19 Stahlhofen W, Gebhart J, Heyder J, Scheuch G. Deposition pattern of droplets from medical nebulizers in the human respiratory tract.  Bull Eur Physiopathol Respir. 1983;  19 459-463
• 20 Berthezène Y, Mühler A, Lang P, Shames D M, Clement O, Rosenau W, Kuwatsuru R, Brasch R C. Safety aspects and pharmacokinetics of inhaled aerosolized gadolinium.  J Magn Reson Imaging. 1993;  3 125-130
• 21 Snipes M B, Olson T R, Yeh H C. Deposition and retention patterns for 3-, 9-, and 15-micron latex microspheres inhaled by rats and guinea pigs.  Exp Lung Res. 1988;  14 37-50